(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を出射する光照射部と、
パターンを形成したマスクを保持するマスクステージと、
測長用のレーザを入出射するレーザ測長器を備えワークを保持する移動ステージと、
上記移動ステージを、上記マスクのパターンが露光される上記ワーク面に平行な平面内を移動させる移動ステージＸＹθ方向移動機構と、
上記移動ステージを上記移動ステージＸＹθ方向移動機構とともに、上記ワーク面に直交する方向（Ｚ方向）に移動させる移動ステージＺ方向移動機構と、
上記移動ステージに設けられたレーザ測長器からのレーザを反射する反射ミラーと、
上記反射ミラーにより反射したレーザが上記レーザ測長器に入射することにより測長される上記レーザ測長器から上記反射ミラーまでの距離に基づき、上記移動ステージＸＹθ方向移動機構により上記移動ステージを移動させる制御部とを備えた露光装置であって、
上記反射ミラーは、上記マスクステージを支持する構造体に固定されており、
上記Ｚ方向移動機構により移動ステージがＺ方向に移動する際、上記制御部は、上記レーザ測長手段により、Ｚ方向に移動する前の上記移動ステージのＸＹθ方向の位置を求めて記憶しておき、移動ステージをＺ方向に移動させた後の上記ＸＹθ方向の位置を上記レーザ測長手段で測定し、上記記憶されたＸＹθ方向の位置と、Ｚ方向移動後の上記ＸＹθ方向の位置を比較し、Ｚ方向移動によるＸＹθ方向の位置ずれ量を求め、このずれ量をキャンセルするように移動ステージをＸＹθ方向に移動させる
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
上記移動ステージＸＹθ移動機構は、
碁盤目状に凸極が設けられた平面状のプラテンと、該プラテン上を、該プラテン平面において直交するＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生する磁極を有する移動子を備えた移動体から構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置に関し、さらに詳細には、移動ステージをステージ面に対して垂直方向に移動させる際に生ずる、移動ステージのステージ面上での位置ずれ量を小さくすることができる露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、プリント基板や液晶パネルなど（以下ワークとも呼ぶ）の製造工程において配線等のパターン形成に用いられる。図６に上記露光装置の構成例を示す。
図６に示す露光装置は、投影レンズを備え、マスクのパターンを該投影レンズによりワーク上に投影して露光する投影露光装置を示し、同図に示すものはワークＷの裏面にアライメントマークが形成され、このワークの裏面のアライメントマーク（以下ワークマークＷＡＭ）と、マスクＭに形成されているアライメントマーク（以下マスクマークＭＡＭ）とを位置合せして露光する投影露光装置を示す。
このような露光装置として特許文献１に記載されたものが知られている。
このような露光装置は、主に、光照射部１０、ワークに露光（転写）するパターンを形成したマスクＭ、このマスクを保持するマスクステージ２０、露光処理を行うプリント基板や液晶パネルなどのワークＷを保持する吸着テーブル３３を備えたワークステージ３０、マスクＭに形成されたパターンを吸着テーブル３３に保持されたワークＷ上に投影する投影レンズ４０を備える。
なお、マスクＭに形成されたパターンを、ワークステージ３０に保持されたワークＷ上に投影する投影手段として、レンズを用いずミラーを用いるものもある。
【０００３】
光照射部１０は、露光光を放射する光源であるランプ１１、ランプ１１からの光を反射するミラー１２などを備える。
また、ワークステージ３０は、ワークＷを保持する吸着テーブル３３、ＸＹθ駆動部３７を備えた移動ステージ３２、Ｚ駆動部５１を備えた移動ステージＺ方向移動機構５０から構成され、移動ステージ３２は、上記Ｚ方向移動機構５０上に載せられている。また、移動ステージ３２上には前記ワークＷを保持する吸着テーブル３３が取り付けられる。
ワークステージ３０の移動ステージ３２と吸着テーブル３３は、ＸＹθ駆動部３７によりＸＹ方向（ワーク面（露光光が照射される面）に平行な直交する２軸、すなわち投影レンズの光軸に直交する２軸）、θ方向（ワーク面に垂直な軸の周りの回転、すなわち投影レンズ４０の光軸Ｌに平行な軸の周りの回転）に移動し、Ｚ方向移動機構５０のＺ駆動部５１によりＺ方向（ワーク面に垂直な方向、すなわち投影レンズ４０の光軸Ｌ方向）に移動する。吸着テーブル３３も移動ステージ３２と一体でＸＹθ方向に移動する。
【０００４】
上記ＸＹθ駆動部３７における駆動装置は、例えば、ＸＹθ方向の移動量を検出する検出手段（例えば、エンコーダ）を内蔵したラジアル型サーボモータであり、該サーボモータにリニアガイドとボールねじなどを介して上記移動ステージ３２が取り付けられ、上記サーボモータを駆動することにより、移動ステージ３２をＸＹθ方向に移動させることができる。
上記Ｚ方向移動機構５０におけるＺ駆動部５１についても、同様に、Ｚ方向の移動量を検出する検出手段（例えば、エンコーダ）を内蔵したラジアル型サーボモータとリニアガイドとボールねじなどで構成することができ、該サーボモータを駆動することにより、上記移動ステージ３２をＺ方向に移動させることができる。
【０００５】
上記光照射部１０、マスクステージ２０、投影レンズ４０、Ｚ方向移動機構５０は、一つの構造体（フレーム６０）支持固定されている。すなわち、マスクステージ２０はマスクステージを保持するフレーム６１を介して上記フレーム６０に保持され、投影レンズ４０は投影レンズを固定するフレーム６２を介して、上記装置全体を支持するフレーム６０に支持される。
上記では、ワークステージを移動させる手段としてサーボモータ等からなる駆動装置を用いる場合について説明したが、ワークステージを移動させる機構としては、例えば、サーフェスモータステージ装置、ソーヤモータステージ装置等と称されるステージ装置（例えば特許文献２等参照）等を用いることもできる。
なお、図６においては、露光装置の動作を制御する制御部やランプを点灯させる電源部などは省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２０１２３３号公報
【特許文献２】特開平２００６−１４９０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示すものにおいては、ワークＷの裏面にワークマークＷＡＭが複数（図６においては２個）形成されている。
ワークステージ３０の、ワークマークＷＡＭがある位置には貫通孔３３ａが形成されている。そして、ワークステージ３０には、その貫通孔３３ａを介してワークマークＷＡＭと、マスクＭに形成されているマスクマークＭＡＭを検出するためのアライメント顕微鏡８０が取り付けられている。
アライメント顕微鏡８０の焦点ｆ２は、ワークＷ裏面のワークマークＷＡＭを検出するために、ワークＷの裏面の位置である吸着テーブル３３の表面位置になるように設定されている。
【０００８】
マスクとワークの位置合せから露光に至る手順は、以下の通りである。
（１）まずマスクマークＭＡＭの検出を行う。吸着テーブル３３上にワークＷがない状態で光照射部１０から露光光を出射する。マスクＭに形成されているマスクマークＭＡＭが投影レンズ４０により投影され、ワークＷの表面に相当する位置に結像する。
投影レンズ４０の焦点位置ｆ１（即ちマスクに形成されているマスクマークＭＡＭやパターンが結像する位置）は、移動ステージ３２の吸着テーブル３３にワークＷが置かれたときのワークＷの表面になるように、あらかじめ調整がなされている。
（２）上記したようにアライメント顕微鏡８０の焦点位置ｆ２は、吸着テーブル３３の表面位置である。そのため、投影レンズ４０の焦点位置ｆ１とアライメント顕微鏡８０の焦点位置ｆ２とは一致していない。両者を一致させなければ、アライメント顕微鏡８０は、結像した鮮明なマスクマークＭＡＭ像を受像することができない。
そのため、図７に示すように、Ｚ方向移動機構５０により、ワークステージ３０全体をワークＷの厚みに相当する距離だけ上昇（投影レンズ４０の光軸Ｌ方向に移動）させる。
これにより投影レンズ４０の焦点位置ｆ１（マスクマークＭＡＭの結像位置）とアライメント顕微鏡８０の焦点位置ｆ２とが一致し、アライメント顕微鏡８０は結像したマスクマークＭＡＭ像を受像する。
【０００９】
（４）アライメント顕微鏡８０は、マスクマークＭＡＭの投影像を検出し、その位置を制御部（不図示）により記憶する。制御部がマスクマークＭＡＭの位置を記憶すると、光出射部１０からの露光光の出射を停止する。不図示の搬送機構によりワークＷが搬送されて移動ステージ３２の吸着テーブル３３上に置かれる。
（５）吸着テーブル３３の貫通孔３３ａを介して、アライメント顕微鏡８０が、ワークＷ裏面のワークマークＷＡＭを検出する。検出したワークマークＷＡＭの位置と、記憶しているマスクマークＭＡＭの位置とを比較し、両者があらかじめ設定された位置関係になるように（例えば一致するように）、制御部（不図示）が、移動ステージ３２を、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する平面内の、Ｘ方向（図面の左右方向）、Ｙ方向（図面の手前奥方向）、θ方向（光軸の回りの回転方向）に移動させる。
【００１０】
（６）以上でマスクＭとワークＷの位置合せは終わりであり、続いて露光処理に移るが、この状態では露光を行うことができない。なぜなら、投影レンズ４０の焦点位置ｆ１（マスクＭに形成されたパターンの結像位置）が、ワークＷの表面ではなく吸着テーブル３３の表面位置にあるためである。そのため、投影レンズ４０の焦点位置ｆ１がワークＷの表面位置になるように、Ｚ方向移動機構５０により、ワークステージ３０をワークＷの厚み分下降する。
（７）この状態で光出射部１０から再度露光光を出射する。マスクＭに形成されているパターンが、ワークＷの表面に投影結像しワークＷは露光される。露光されたワークＷは、不図示の搬送機構により、吸着テーブル３３上から搬出される。
【００１１】
上記手順（６）で示したように、マスクＭとワークＷの位置合せ後に、投影レンズ４０の焦点位置ｆ１を吸着テーブル３３の表面からワークＷの表面に移動するために、ワークステージ３０が投影レンズ４０光軸Ｌ方向に移動（Ｚ方向に下降）する。そのためＺ方向移動機構５０の真直度が、ワークＷの露光精度に影響を与える。
図６に示した露光装置では、図８に示すように、Ｚ方向移動機構５０の真直度が悪いと、上昇していたワークステージ３０（図中点線で示す）が下降する時に、ワークＷを保持している移動ステージ３２が、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する平面内（すなわちワーク面に平行な平面内）で、図面左右手前奥方向（ＸＹ方向）や光軸の周りの回転方向（θ方向）に移動してしまい、そのためにワークが、マスクＭと位置合せした位置からずれてしまう。
【００１２】
例えば、ワークＷがプリント基板の場合、その厚さは１ｍｍ程度である。そのため上記の手順において、ワークステージ３０は投影レンズ４０の光軸Ｌ方向（Ｚ方向）に約１ｍｍ移動する。現状の装置においては、Ｚ方向に約１ｍｍ移動すると、ＸＹ方向であれば０．２μｍから０．３μｍの、θ方向であれば５μｒａｄ（ラジアン）の真直度のずれ（ＸＹθ方向への移動）が生じることがわかった。
現在上記の露光装置においては、０．５μｍ以下の露光精度を達成することを目標としている。しかし、このようなワークステージのＺ方向移動時の真直度に起因するずれが生じると、０．５μｍ以下の露光精度を達成することは困難になる。
【００１３】
従来の装置は、Ｚ方向移動機構５０上に、ＸＹθ駆動部３７を備えた移動ステージ３２が載せられおり、ＸＹθ駆動部３７に設けられたエンコーダは、Ｚ方向移動機構５０に対する移動ステージ３７の移動量を検出するものである。
このため、上記のようにＺ方向移動機構５０により、移動ステージ３２が投影レンズ４０の光軸Ｌ方向（Ｚ方向）に移動させたときに、上記真直度に起因してワークＷを保持する移動ステージ３２（吸着テーブル３３）がＸＹθ方向へ移動した（ずれた）としても、この移動ステージ３２が、どの程度ＸＹθ方向に移動したのかを検出することができなかった。
本発明は上記問題点を解決するものであって、ワークステージがワーク面に直交する方向（Ｚ方向）に移動したとき、ワークステージをＺ方向に移動させる移動機構の真直度が原因で生じる、ワーク面に平行な平面内での移動量（ＸＹθ方向のずれ量）を検出し、ワークの位置を修正することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従来のワークステージにおいては、移動ステージ３２のＸＹθ方向の移動量を検出するエンコーダ等の検出手段（以下、位置検出手段とも言う）を備えたＸＹθ駆動部３７は、Ｚ方向に移動するＺ方向移動機構５０上に設置されていた。そのため、上記移動ステージ３２がＺ方向移動機構５０により、ワーク面に垂直な方向（Ｚ方向）に移動する際、上記移動ステージ３２及びＸＹθ方向の移動量を検出する位置検出手段を備えたＸＹθ駆動部３７は、Ｚ方向移動機構５０と一体で移動する。
【００１５】
そのため、上記Ｚ方向に移動する際、上記移動ステージ３２が、ワーク面に平行な平面内で移動しても（ＸＹθ方向にずれても）、Ｚ方向移動機構との相対的移動量を検出する移動ステージ３２のエンコーダ等の位置検出手段では、Ｚ方向移動機構５０の真直度が原因で生じるワークのＸＹθ方向の移動量（光軸からのずれ量）を検出できない。
このため、Ｚ方向移動機構５０上に、移動ステージ３２と該移動ステージ３２の移動量を検出する位置検出手段を備えたＸＹθ駆動部が設けられたワークステージにおいては、ＸＹθ方向の位置決め精度を如何に向上させても、Ｚ方向移動時の真直度を向上させない限り、ＸＹθ方向の位置決め精度を向上させるのには限界がある。
このような問題に対して、上記移動ステージがＺ方向（ワーク面に垂直な方向）移動した時に、移動ステージのＸＹθ方向のずれ量を測定することができれば、そのずれ量に基づいて移動ステージの位置を元に戻すことができ、上記問題を解決することができる。
【００１６】
そこで、本発明においては、上記位置検出手段として、レーザを入出射するレーザ測長器と反射ミラーから構成されるレーザ測長手段を用い、レーザ測長器を移動ステージに設け、上記反射ミラーを、Ｚ方向に移動するＺ方向移動機構上ではなく、マスクを保持するマスクステージや投影レンズ等を支持するフレームに一体に固定する。
このように構成すれば、Ｚ方向移動機構により移動ステージがＺ方向に移動する際、Ｚ方向移動機構の真直度が原因で、ワークがＸＹθ方向にずれたとしたとしても、上記位置検出手段によりワークのＸＹθ方向のずれ量を求めて補正することができる。
すなわち、上記レーザ測長手段により、Ｚ方向に移動する前の上記移動ステージのＸＹθ方向の位置を求めて、制御部に設けた記憶手段に記憶しておき、移動ステージをＺ方向に移動させた後の上記ＸＹθ方向の位置を上記レーザ測長手段で測定し、制御部において、上記記憶されたＸＹθ方向の位置と、Ｚ方向移動後の上記ＸＹθ方向の位置を比較し、Ｚ方向移動によるＸＹθ方向の位置ずれ量を求め、このずれ量をキャンセルするように移動ステージをＸＹθ方向に移動させれば、Ｚ方向移動機構の真直度が原因で生ずるワークのＸＹθ方向のずれを補正することができる。
【００１７】
上記に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）露光光を出射する光照射部と、パターンを形成したマスクを保持するマスクステージと、測長用のレーザを入出射するレーザ測長器を備えワークを保持する移動ステージと、上記移動ステージを、上記マスクのパターンが露光される上記ワーク面に平行な平面内を移動させる移動ステージＸＹθ方向移動機構と、上記移動ステージを上記移動ステージＸＹθ方向移動機構とともに、上記ワーク面に直交する方向に移動させる移動ステージＺ方向移動機構と、上記移動ステージに設けられたレーザ測長器からのレーザを反射する反射ミラーと、上記反射ミラーにより反射したレーザが上記レーザ測長器に入射することにより測長される上記レーザ測長器から上記反射ミラーまでの距離に基づき、上記移動ステージＸＹθ方向移動機構により上記移動ステージを移動させる制御部とを備えた露光装置において、上記反射ミラーを、上記マスクステージを支持する構造体に固定し、上記Ｚ方向移動機構により移動ステージがＺ方向に移動する際、上記制御部は、上記レーザ測長手段により、Ｚ方向に移動する前の上記移動ステージのＸＹθ方向の位置を求めて記憶しておき、移動ステージをＺ方向に移動させた後の上記ＸＹθ方向の位置を上記レーザ測長手段で測定し、上記記憶されたＸＹθ方向の位置と、Ｚ方向移動後の上記ＸＹθ方向の位置を比較し、Ｚ方向移動によるＸＹθ方向の位置ずれ量を求め、このずれ量をキャンセルするように移動ステージをＸＹθ方向に移動させる。
（２）上記（１）において、移動ステージＸＹθ移動機構を、碁盤目状に凸極が設けられた平面状のプラテンと、該プラテン上を、該プラテン平面において直交するＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生する磁極を有する移動子を備えた移動体から構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
ワークステージの移動ステージに設けたレーザ測長器からのレーザを反射するミラーを、マスクを保持するマスクステージを支持する構造体と一体に固定したので、ワークステージがＺ方向（ワーク面に垂直な方向）に移動する際に、移動ステージがＸＹ方向（ワーク面に平行な方向）、さらにはθ方向（ワーク面に垂直な軸の周りに回転する方向）に移動しても、反射ミラーは移動しない。
そのため、ワークステージがＺ方向に移動するに際し、スライダがＸＹ方向またθ方向に移動した場合であっても、レーザ測長器により、その移動量を検出することができる。
このため、この検出した移動量をキャンセルするように、移動ステージを移動させ、ワークを元の位置（マスクとワークとが位置合せされた位置）に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例の露光装置の構成例を示す図である。
【図２】図１においてワークステージ上昇させた状態を示す図である。
【図３】図１においてＺ方向移動機構の真直度に起因してスライダがＸＹθ方向に移動する状態を説明する図である。
【図４】図１においてＺ方向移動機構の真直度に起因するスライダの移動の補正を説明する図である。
【図５】レーザ光の高さをワークの高さと合せるような構造としたワークステージの構成例を示す図である。
【図６】従来の露光装置の一例を示す図である。
【図７】図６においてワークステージ上昇させた状態を示す図である。
【図８】図６においてＺ方向移動機構の真直度に起因する移動ステージのＸＹθ方向の移動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に、本発明の実施例の露光装置の構成例を示す。同図は、上記従来例と同様、ワークの裏面にアライメントマークを形成したワークを露光する投影露光装置を示している。
本実施例の露光装置は、図６に示したものと同様、主に、光照射部１０、ワークに露光（転写）するパターンを形成したマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２０、露光処理を行うプリント基板や液晶パネルなどのワークＷを保持するワークステージ３０、マスクＭに形成したパターンを、ワークステージ３０上のワークＷ上に投影する投影手段を備える。
なお、投影手段として、レンズを用いた投影レンズや、レンズを用いずミラーを用いたものなどがあるが、本実施例においては投影レンズ４０を例にして説明する。投影手段の方式は、レンズを使ったものであろうと、ミラーを使ったものであろうと、本発明とは関係しない。
光照射部１０は、露光光を放射する光源であるランプ１１、ランプ１１からの光を反射するミラー１２、シャッタ１３ａを有しその開閉を制御することにより光照射部１０からの露光光の出射を制御するシャッタ機構１３などを備える。
【００２１】
本実施例のワークステージ３０は、前記特許文献２等に記載されるサーフェイスモータ（ソーヤモータ）を利用した平面ステージであり、ワークステージ３０は、プラテン３１と移動ステージ３２（以下スライダという）を備える。
プラテン３１は、碁盤目状に磁性体の凸極が設けられている平面を有する部材である。このプラテン３１上に、スライダ３２がエアの作用により浮上している。
この状態でスライダ３２に磁力を加え、スライダ３２とプラテン３１の凸極との間の磁界を変化させることにより、スライダ３２がプラテン３１上を、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する平面内で移動する。このプラテン３１とスライダ３２に磁力を加える機構が、移動ステージ（スライダ）ＸＹθ方向移動機構である。
【００２２】
スライダ３２には、スライダ３２の位置を測定するためのレーザ測長器３４が取り付けられている。そして、このレーザ測長器３４からのレーザ光３６を反射する反射ミラー３５は、マスクステージ２０、投影レンズ４０等を固定したフレーム６０に固定されている。
レーザ測長器３４から出射したレーザ光３６は、この反射ミラー３５により反射されてレーザ測長器３４に戻り、スライダ３２の位置（移動距離）ａを測定する。
なお、図１等には、Ｘ方向（図面の左右方向）の距離を測定するレーザ測長器のみが示されているが、Ｙ方向（図面の手前奥方向）を測定するレーザ測長器と反射ミラー（不図示）も設けられており、これらのレーザ測長器により、ＸＹθ方向の移動量を測定することができる。
スライダ３２の上には、ワークＷを吸着保持するための真空配管（不図示）が接続された吸着テーブル３３が取り付けられており、露光処理を行うワークＷを吸着保持する。
レーザ測長器３４によりスライダ３２の位置が検出され、これにより吸着テーブル３３に吸着保持されたワークＷとマスクＭとの位置合せが行われて露光される。
【００２３】
移動ステージＺ方向移動機構５０（以下Ｚ方向移動機構５０ともいう）は、ワークステージ３０を投影レンズ４０の光軸Ｌ方向（図面上下方向、Ｚ方向）に移動させる。Ｚ方向移動機構５０としては、前記したようにＺ方向の移動量を検出する検出手段（例えば、エンコーダ）を内蔵したラジアル型サーボモータとリニアガイドとボールねじなどで構成することができる。
露光装置の制御部７０は、光照射部１０のランプ１１に給電して点灯させるランプ点灯装置７１の動作、シャッタ機構１３の動作、投影レンズ４０のズーム機構の動作、ワークステージ３０のスライダ３２等の動作（移動ステージＸＹθ方向移動機構の動作）、Ｚ方向移動機構５０の動作などを制御する。
光照射部１０、マスクステージ２０、投影レンズ４０、Ｚ方向移動機構５０、反射ミラー３５は、一つの構造体（フレーム６０）に支持固定されている。すなわち、マスクステージ２０はマスクステージを保持するフレーム６１を介して上記装置全体を支持するフレーム６０に保持され、投影レンズ４０は投影レンズを固定するフレーム６２を介して上記フレーム６０に支持され、反射ミラー３５は反射ミラーを支持するフレーム６３を介して上記フレーム６０に支持されている。プラテン３１とスライダ３２などは、Ｚ方向移動機構５０を介してフレーム６０に支持される。
【００２４】
なお、上記反射ミラー３５は、スライダ３２のストローク（移動する距離）分だけ長くする必要があり、重量も比較的大きくなる。したがって、反射ミラー３５を上記スライダ３２に設けると、スライダ３２はその分重くなり、素早い移動や、素早い位置決めが不利になる。また大型の駆動機構等が必要になる。
一方、近年、レーザ測長器用の光源として半導体レーザが使用されるようになり、レーザ測長器は従来に比較して軽量となった。このため、レーザ測長器を移動体側（スライダ３２）に設けても重量の増加は少ない。
そこで、本実施例では、スライダ３２にレーザ測長器３４を設け、反射ミラー３５をフレーム６０に取り付けている。
【００２５】
以下、図１，図２，図３，図４を用いて、本発明の投影露光装置における、マスクとワークの位置合せから露光に至る手順を説明する。
背景技術と同様に、ワークＷの裏面にワークマークＷＡＭが複数（図１においては２個）形成されている。吸着テーブル３３の、ワークマークＷＡＭがある位置には貫通孔３３ａが形成されている。スライダ３２には、その貫通孔３３ａを介してワークマークＷＡＭとマスクマークＭＡＭを検出するためのアライメント顕微鏡８０が取り付けられている。
アライメント顕微鏡８０の焦点ｆ２は、ワークＷ裏面のワークマークＷＡＭを検出するために、ワークＷの裏面位置である吸着テーブル３３の表面位置になるように設定されている。また、投影レンズ４０の焦点位置ｆ１（即ちマスクマークＭＡＭやマスクのパターンが結像する位置）は、スライダ３２の吸着テーブル３３にワークＷが置かれたときのワークＷの表面位置になるように、あらかじめ調整がなされている。
【００２６】
本実施例の投影露光装置は、前記したように裏面にワークマークが設けられたワークを用いてマスクとワークのアライメントを行うものであり、具体的には、ワークを設置せずに、マスクマークの像がアライメント顕微鏡の視野内に入るように調整し、マスクマークの結像位置とアライメント顕微鏡の焦点位置を一致させ、該結像位置にあるマスクマークの投影像を受像・画像処理してマスクマークの位置を検出・記憶する。次に、ワークを設置し、ワークをその露光面に対して垂直方向に移動させてワークマークとアライメント顕微鏡の焦点位置を一致させてワークマークの位置を検出し、マスクマークとワークマークが重なるようにワークを移動させ、ワークの露光面とマスクパターンとマスクマークの結像位置を一致させ、投影レンズを介してワーク上にマスクパターンを投影して露光するものである。
【００２７】
以下、具体的に、マスクとワークの位置合せから露光に至る具体的な手順について説明する。
まずマスクマークＭＡＭの検出を行う。吸着テーブル３３上にワークＷがない状態で、制御部７０はシャッタ１３ａを開け光照射部１０から露光光を出射する。マスクマークＭＡＭは、投影レンズ４０により投影され、焦点位置ｆ１（ワークＷの表面に相当する位置）に結像する。
図２に示すように、Ｚ方向移動機構５０により、ワークステージ３０をワークＷの厚みに相当する距離上昇（投影レンズ４０の光軸Ｌ方向、すなわちワーク面に垂直な方向に移動）させる。
これにより投影レンズ４０の焦点位置ｆ１（マスクマークＭＡＭの結像位置）とアライメント顕微鏡８０の焦点位置ｆ２とが一致する。これによりアライメン顕微鏡は結像したマスクマークＭＡＭ像を受像する。
なお、ワークＷの厚みは、あらかじめワークＷの厚みを制御部７０に登録し、記憶させておくようにしても良いし、投影レンズ４０の鏡筒に測長センサを取付け、投影レンズ４０から吸着テーブル３３の表面までの距離と、投影レンズ４０からワークＷまでの距離を測定し、その差からワークＷの厚さを計算するようにしても良い。
【００２８】
アライメント顕微鏡８０は、結像したマスクマークＭＡＭ像を検出し、その位置を制御部７０により記憶する。
制御部７０がマスクマークＭＡＭの位置を記憶すると、制御部７０はシャッタ１３ａを閉じ、光出射部１０からの露光光の出射を停止する。不図示の搬送機構によりワークＷが搬送されて、スライダ３２の吸着テーブル３３上に置かれる。
アライメント顕微鏡８０が、ワークＷの裏面のワークマークＷＡＭを検出する。検出したワークマークＷＡＭの位置と、記憶しているマスクマークＭＡＭの位置とを比較し、両者があらかじめ設定された位置関係になるように（例えば一致するように）、制御部７０は、スライダ３２を、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する平面内の、Ｘ方向（図面の左右方向）、Ｙ方向（図面の手前奥方向）、θ方向（光軸Ｌの回りの回転方向）に移動させ、マスクＭとワークＷの位置合せを行う。位置合せ終了後、露光装置の制御部７０は、この時のスライダ３２から反射ミラー３５までの距離ａ（上昇したスライダ３２の位置情報）を記憶する。
【００２９】
次に、露光処理を行うために、投影レンズ４０の焦点位置（マスクパターンの結像位置）ｆ１がワークＷの表面位置になるように、Ｚ方向移動機構５０により、ワークステージ３０をワークＷの厚み分下降する。
図３に示すように、Ｚ方向移動機構５０の真直度が悪いと、上昇していたワークステージ３０（図中点線で示す）が下降する時に、ワークＷを保持しているスライダ３２が、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する平面内で、ＸＹ方向（図面左右手前奥方向）、またはθ方向（光軸Ｌの周りの回転方向）に移動してしまう。
しかし、本発明においては、レーザ測長器３４からのレーザ３６を反射する反射ミラー３５は、マスクＭを保持するマスクステージ２０が取り付けられたフレーム６０と一体に固定されており、マスクＭに対して移動しない。
そして、反射ミラー３５は上記フレーム６０に一体に固定されているのであるから、ワークステージ３０が下降した時のスライダ３２から反射ミラー３５までの距離ｂを測定し、これを記憶しているマスクＭとワークＷとを位置合せされた位置（ワークステージに３０が上昇している時のスライダ３２から反射ミラー３５までの距離）である距離ａ（図１参照）と比較すれば、スライダ３２（即ちその上に固定されているワークＷ）が、ワークステージ３０の下降により、投影レンズ４０の光軸Ｌに直交する方向に対してどの程度移動したのか（ずれたのか）、その移動量（ずれ量）を検出することができる。
【００３０】
そこで、露光装置の制御部７０は、ワークステージ３０が下降した時のスライダ３２から反射ミラー３５までの距離ｂ（下降したスライダ３２の位置情報）を検出する。そして、図４に示すように、距離ａと距離ｂの差を求め、その差分だけスライダ３２を移動して、ワークＷをマスクＭと位置合せした位置に戻す。
この状態で、制御部７０は再びシャッタ１３ａを開け、光出射部１０から露光光を出射する。マスクＭに形成されているパターンが、ワークＷの表面に投影結像し、所望の位置（マスクＭとワークＷとを位置合せした位置）に露光される。露光されたワークＷは、不図示の搬送機構により、吸着テーブル３３上から搬出される。
【００３１】
ここで、上記実施例の図１などにおいては、スライダ３２の測長レーザ３４とワークの高さ（光軸Ｌ方向の位置）が異なっている。
しかし、以下に説明するように、測長レーザ３４から出射するレーザ光の高さを、ワークＷの高さと合せるような構造にしても良い。
図５は、上記レーザ光の高さを、ワークＷの高さと合せるような構造としたワークステージの構成例を示す図である。
本実施例は、吸着テーブル３３の側面に、レーザ光反射ユニット９０を取り付けたものであり、レーザ光反射ユニット８０は、同図（ｂ）に示すように、２枚の全反射ミラー９１ａ，９１ｂを組合わせた潜望鏡のような構造であり、レーザ出入射口９２に入出射するレーザ光の光軸を、吸着テーブル３３の表面の位置まで移動させる。
また、レーザ光を反射するためにワークステージ外の基準位置に設けられた反射ミラー３５は、吸着テーブル３３の表面の位置の高さと移動方向に合わせて、吸着テーブル３３に対向する位置に設けられている。
【００３２】
レーザ測長器３４から出射されるレーザ光は、全反射ミラー９１ｂおよび全反射ミラー９１ａで反射して、レーザ光の光軸は上記全反射ミラー９１ａ，９１ｂの間隔に相当した高さだけ上方に移動し、全反射ミラー９１ａに対向する位置に設けられた反射ミラー３５に入射する。そして、反射ミラー３５で反射したレーザ光は、全反射ミラー９１ａおよび全反射ミラー９１ｂで反射して、レーザ測長器３４に入射する。
レーザ光反射ユニット９０により、レーザ光の光路長は長くなるが、ワークステージ３０から出射する高さ方向の位置が変わるだけであるので、従来と同様に距離を測定することができる。このような構造とすることにより、ワーク表面位置における反射ミラーとの距離を正確に求めることができる。
【００３３】
なお、本実施例においては、ワークステージとして、スライダとプラテンとから構成されるサーフェスモータステージ装置を例にして説明した。しかし、本発明は、その他の構成を有するステージでも適用できる。即ち、ワークを保持するステージを光軸に直交するＸＹ方向に移動する機構が、直動ガイドを組み合わせたものであっても、そのステージがレーザ測長器を備え、ステージをＺ方向に移動させるＺ方向移動機構がステージとステージをＸＹ移動させる機構とともに移動させる構造のものであれは、本発明は適用できる。
また、本実施例においては、Ｚ方向移動機構に載っているワークステージが、θ方向（光軸の周りの回転方向）にも移動するものについて説明した。しかし、本発明は、ワークステージにθ方向に移動する機構がないものであっても適用できる。
さらに、上記実施例では、投影レンズを備えた投影露光装置について説明したが、本発明の適用対象は、上記投影露光装置に限られず、例えば投影レンズを備えないプロキシミティ露光装置等にも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０      光照射部
１１      ランプ
１２      ミラー
１３      シャッタ機構
１３ａ    シャッタ
２０      マスクステージ
３０      ワークステージ
３１      プラテン
３２      スライダ（移動ステージ）
３３      吸着テーブル
３３ａ    貫通孔
３４      レーザ測長器
３５      反射ミラー
３６      レーザ光
４０      投影レンズ
５０      移動ステージＺ方向移動機構
６０      フレーム
７０      制御部
８０      アライメント顕微鏡
９０      レーザ光反射ユニット
９１ａ    全反射ミラー
９１ｂ    全反射ミラー
９２      レーザ出入射口
Ｍ        マスク
ＭＡＭ    マスクマーク
Ｗ        ワーク
ＷＡＭ    ワークマーク
【図１】
0005556774.tif 000002
【図２】
0005556774.tif 000003
【図３】
0005556774.tif 000004
【図４】
0005556774.tif 000005
【図５】
0005556774.tif 000006
【図６】
0005556774.tif 000007
【図７】
0005556774.tif 000008
【図８】
0005556774.tif 000009